JP5359371B2 - 給水処理装置、その運転方法及び加湿装置 - Google Patents

給水処理装置、その運転方法及び加湿装置 Download PDF

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本発明は、加湿装置用の給水処理装置と、その運転方法と、この給水処理装置を備えた加湿装置に関する。
家庭用電気製品の1つである加湿器は、水を貯留する着脱可能な給水タンクと、この給水タンクから供給された水を気化して空気と一緒に室内へ供給する加湿部とを備えている。この加湿部には、超音波振動子、吸水部材、加熱ヒータなどからなる気化手段が設けられ、気化したミストや加熱したスチームをファンによって空気と一緒に室内に供給する構成としている。
特開平7−293953号公報及び特開2007−278641号公報には、気化手段として超音波振動子を搭載した加湿器において、給水タンクから加湿部への給水路に逆浸透膜を配設したものが記載されている。この逆浸透膜は、水道水中に含まれる塩素や菌などの不純物を通過(浸透)させず、純水のみを通過させることが可能なものである。そのため、菌などの不純物が含まれた水を気化した場合における室内への菌放出が防止される。
近年、抗菌技術の分野においては、有機抗菌剤と比較して安全性、耐熱性及び永続性に優れることから、銀イオンを抗菌成分の主体とした無機抗菌剤が注目されている。そして、その抗菌剤の具体的形態としては、銀イオンの抗菌性能を有効に発揮させることが出来ると同時に、使用しやすい形態であることから、多孔性セラミックに銀イオンを保持させた構造が一般的になっている。
特開2005−313151号公報には、水を銀担持ゼオライトと接触させた後、逆浸透膜(RO膜)を通過させる水の処理方法が記載されている。また、特開2006−281023号公報には、水を銀添着活性炭と接触させた後、RO膜処理し、更に銀担持ゼオライトと接触させることが記載されている。
このように水を銀担持活性炭又はゼオライトと接触させた後、RO膜装置に通水するようにした場合には、銀担持活性炭又はゼオライトからの銀の溶出により、水中に存在する微生物を殺菌、抗菌処理し、RO膜の濾過性能劣化を抑制することができる。
特開平7−293953号公報 特開2007−278641号公報 特開2005−313151号公報 特開2006−281023号公報
RO膜自体は、微生物を透過させないため、原理的にはRO膜の透過側配管には給水によって持ち込まれる雑菌は存在しないことになる。しかし、各種検討の結果、RO膜が汚れると、RO装置の出口配管等に菌が繁殖することがあることが認められた。
上記特開2005−313151のように、水を銀担持ゼオライトと接触させた後、RO膜を通過させるようにした場合には、RO膜における菌の繁殖が防止(抑制を包含する。以下同様。)される。しかしながら、銀イオンがRO膜によって排除されるため、RO膜の2次側(透過水側)における菌の繁殖の恐れがある。
上記特開2006−281023のように、水を銀添着活性炭と接触させた後、RO膜処理し、その後、銀担持ゼオライトと接触させるようにした場合、RO膜の2次側における菌の繁殖が防止されるが、銀添着活性炭からの銀の溶出は比較的短時日(例えば2ヶ月程度)のうちに低下してしまうため、RO膜に菌が繁殖する恐れがある。
本発明は、上記従来の問題点を解決し、RO膜及びその2次側における菌の繁殖を長期にわたって防止することができる加湿装置用給水処理装置、その運転方法及び加湿装置を提供することを目的とする。
請求項1の給水処理装置は、加湿装置への給水を処理するための給水処理装置において、被処理水を銀担持ゼオライトと接触させて殺菌処理するための第1の銀ゼオライト処理手段と、第1の銀ゼオライト処理手段で処理された水を逆浸透処理する逆浸透処理手段と、逆浸透処理手段で処理された水を銀担持ゼオライトと接触させて殺菌処理するための第2の銀ゼオライト処理手段とを有する給水処理装置であって、第1及び第2の銀ゼオライト処理手段が、銀担持ゼオライトを充填した濾過手段であり、該第1の銀ゼオライト処理手段への通水SVが50〜100/hで、第2の銀ゼオライト処理手段への通水SVが80〜200/hであり、第1の銀ゼオライト処理手段への通水SV<第2の銀ゼオライト処理手段への通水SVの関係であることを特徴とするものである。
請求項2の給水処理装置の運転方法は、請求項1に記載の給水処理装置運転することを特徴とするものである。
請求項3の加湿装置は、請求項1に記載の給水処理装置と、該給水処理装置からの水を空気に添加するための加湿手段とを備えたものである。
本発明では、水を銀担持ゼオライトと接触させた後、RO膜処理し、その後、銀担持ゼオライトと接触させるようにしているため、RO膜及びその2次側におけるの繁殖が防止される。
この銀担持ゼオライトは、長期にわたって銀を定量的に溶出させる特性を有している。そのため、RO膜1次側に銀添着活性炭を配置した従来例に比べて、RO膜におけるの繁殖防止効果が長期にわたって高いものとなる。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の給水処理装置は、加湿装置への給水を処理するためのものであり、銀担持ゼオライトを有する第1の銀ゼオライト処理手段と、この第1の銀ゼオライト処理手段からの水をRO処理(逆浸透処理)するRO処理手段と、このRO処理手段からの水を銀担持ゼオライトと接触させる第2の銀ゼオライト処理手段とを有する。
この給水処理装置の処理対象となる原水としては、水道水、井水、工業用水などが例示される。原水は適宜のフィルター等の前処理手段に通水されてから給水処理装置に供給されてもよい。
上記の銀ゼオライト処理手段としては、銀担持ゼオライトのペレット等の粒状体を充填した濾過塔などの濾過手段が好適である。
本発明に用いられる銀担持ゼオライトとしては、三次元網状構造をもつアルミノ珪酸塩の陽イオン交換能を利用してアルミノ珪酸塩の構造内に銀イオンを取り込んだもの、すなわちアルミノ珪酸塩を構成しているイオン交換性の大きい陽イオン(ナトリウムイオン、カリウムイオン等)の少なくとも一部を銀イオンに入れ替えたものが好適である。この銀担持ゼオライトの銀イオンの担持量は0.1〜10wt%特に1〜7wt%程度が好適である。
銀担持ゼオライトペレットの製造方法としては、例えば、粉末状の銀ゼオライトをポリプロピレン、ポリエチレン、ABS等の樹脂に練り込んで粒状化したものが挙げられ、練り込んだ銀担持ゼオライトの含有率は、銀担持ゼオライトの銀イオン徐放性能によって適宜選択される。銀担持ゼオライトペレットの外表面に露出している銀担持ゼオライトは銀イオンを徐放するが、銀担持ゼオライトペレットの内部に埋没している銀担持ゼオライトは銀イオンを徐放しないので、銀イオンの徐放性能を上げるには、銀担持ゼオライトペレットの外表面積が増加するように、銀担持ゼオライトペレットの粒子径を小さくすればよい。通常の場合、銀担持ゼオライトペレットの平均粒径は0.1〜10mm特に0.3〜3mm程度が好適である。なお、ペレットの粒径がこの程度であれば、通水圧損が小さいので、水道水の給水圧によって濾過を行うことができる。
銀担持ゼオライトペレットは、上記の粉末状の銀担持ゼオライトを樹脂に練り込んで粒状化したもの以外に、水に分散させたスラリー状の銀担持ゼオライトとアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等を主成分とするバインダーとを混合して、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステル等の粒状物や繊維や不織布の表面に付着させたものや、特許第3087863号のようにポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂の粒状物の表面を溶融した状態において粉末状の銀ゼオライトを付着させたものでもよく、銀ゼオライト自身が粒状物であってもよい。
RO処理手段のRO膜としては、脱塩率が93%以上(評価条件
NaCl濃度:500mg/l、操作圧力:0.5MPa)特に98%以上のものが好適である。
RO膜の素材としては、酢酸セルロース、セルロース系のポリマー、ポリアミド、およびビニルポリマー等の高分子材料を用いることができる。好適なRO膜としては、酢酸セルロース系またはポリアミド系の非対称膜、および、ポリアミド系の活性層を有する複合膜を挙げることができ、中でも、ポリアミド系の活性層の表層にポリビニルアルコールを被覆させた複合膜は、高排除性能かつ高透水性かつ高耐汚染性を有するので好ましい。
分離膜の形状としては平膜または中空糸膜であることは好ましく、例えば分離膜の膜厚を10μm〜1mmの範囲、中空糸膜の場合は外径を50μm〜4mmの範囲とすることが好ましい。
RO膜装置の形状は、分離膜が平膜状の場合はスパイラル型、プリーツ型、プレート・アンド・フレーム型、円盤状のディスクを積み重ねたディスクタイプがあり、中空糸膜の場合は、中空糸膜をU字状やI字状に束ねて容器に収納した円筒型などが例示される。
このような給水処理装置に原水を供給して処理することにより、RO膜の1次側及び2次側並びに加湿器のいずれにおいても水中に銀イオンが存在し、菌の繁殖が防止される。しかも、1次側及び2次側の銀ゼオライト処理手段としていずれも銀担持ゼオライトを用いているので、長期にわたって確実に菌の繁殖を防止することができる。また、RO膜面のファウリングも防止され、長期にわたって給水処理装置を安定運転することができる。この給水処理装置からの処理水は、RO膜透過水であるから、加湿器のスケールトラブルが防止されると共に、空気中に放出しても析出物を生じさせない。
水中への銀イオンの溶出量は、水中における銀イオン濃度として3〜50μg/L特に5〜10μg/L程度が好適である。
このためには、銀ゼオライト処理手段の銀担持量が4〜6wt%程度である場合、第1の銀ゼオライト処理手段への通水SVを50〜100/h特に60〜90/hとし、第2の銀ゼオライト処理手段への通水SVを80〜200/h特に100〜180/hとすることが好ましい。なお、本発明者の研究の結果、水中への銀の溶出速度は、RO膜1次側の水よりもRO膜透過水の方が大きいことが認められた。そのため、第2の銀ゼオライト処理手段への通水SVを第1の銀ゼオライト処理手段への通水SVの1.5〜4倍、特に2〜3倍程度とすることが好ましい。
このように実質的に菌を含まないようになった処理水を加湿手段にて気化して空気中に供給することにより、室内等の空気を衛生的に加湿することができる。
加湿手段としては、水を気化して空気中に供給できるものであれば特に限定されず、水噴霧式、気化式、蒸気式などの各種のものを用いることができるが、水噴霧式のものが好適である。
水噴霧式加湿手段としては、超音波振動子によって水を微小水滴として空中に放出する超音波式のものや、ノズルから微小水滴を噴出させるノズル噴霧式のものなどが例示され、いずれのものも用いることができる。噴霧式加湿手段は、水を直接噴霧するため、他の方式に比較して水中ミネラルの除去と殺菌が重要となり、これを怠ると、噴霧した微細な水滴が乾燥すると白くなったり、水中の雑菌がばらまかれるという問題が生じるが、本発明の給水処理装置を用いることにより、かかる問題が生じることはなくなる。
以下、実施例及び参考例について説明する。
[実施例1]
給水処理装置として、第1の銀ゼオライト処理手段と、RO膜装置と、第2の銀ゼオライト処理手段とを備えたものを用いた。
第1の銀ゼオライト処理手段としては、銀担持量が5wt%の平均粒径1mmの銀担持ゼオライトよりなるペレット1Lを内径40mmのカラムに充填したものを用いた。
RO膜装置としては、栗田工業株式会社製KROA−1032を用いた。
第2の銀ゼオライト処理手段としては、上記銀担持ゼオライトよりなるペレット0.5Lを内径40mmのカラムに充填したものを用いた。
原水としては、市水(静岡県榛原郡吉田町水道水)を用いた。
この原水を70L/hr(SV=70)にて第1の銀ゼオライト処理手段に通水した。
RO装置からは透過水を50L/hrにて流出させ、これを第2の銀ゼオライト処理手段へSV=100にて通水した。
3ヶ月経過後においても、この給水処理装置からの処理水取出配管内面へのタンパク付着は1μg/cm以下であった。
[比較例1]
実施例1の3ヶ月連続通水試験において、第1の銀ゼオライト処理手段を省略した他は同様にして通水試験した。その結果、上記の付着タンパク量は4.6μg/cmであった。
[比較例2]
実施例1の3ヶ月連続通水試験において、第1の銀ゼオライト処理手段の銀担持ゼオライトの代わりに銀添着活性炭(銀添着量1wt%、平均粒径0.6mm)を用いた他は同様にして通水試験した。その結果、上記の付着タンパク量は14μg/cmであった。
これら実施例1及び比較例1,2より、本発明の給水処理装置によると、RO膜2次側における菌の繁殖が防止されることが認められた。
[参考例1]
実施例1の第1の銀ゼオライト処理手段と同様の銀ゼオライト処理手段を用い、通水SV及び供給水の種類を表1の通り種々変えて銀ゼオライト処理水中の銀イオン濃度を測定した。この測定結果を表1に示す。
Figure 0005359371
表1の通り、SVを変更することにより水中への銀イオンの溶出量を制御することができ、また、同一のSVであっても銀イオンの溶出量は供給水の種類によって異なることがわかる。

Claims (3)

  1. 加湿装置への給水を処理するための給水処理装置において、
    被処理水を銀担持ゼオライトと接触させて殺菌処理するための第1の銀ゼオライト処理手段と、
    第1の銀ゼオライト処理手段で処理された水を逆浸透処理する逆浸透処理手段と、
    逆浸透処理手段で処理された水を銀担持ゼオライトと接触させて殺菌処理するための第2の銀ゼオライト処理手段と
    を有する給水処理装置であって、
    第1及び第2の銀ゼオライト処理手段が、銀担持ゼオライトを充填した濾過手段であり、
    該第1の銀ゼオライト処理手段への通水SVが50〜100/hで、第2の銀ゼオライト処理手段への通水SVが80〜200/hであり、
    第1の銀ゼオライト処理手段への通水SV<第2の銀ゼオライト処理手段への通水SVの関係であることを特徴とする給水処理装置。
  2. 請求項1に記載の給水処理装置運転することを特徴とする給水処理装置の運転方法。
  3. 請求項1に記載の給水処理装置と、該給水処理装置からの水を気化して空気中に供給するための加湿手段とを備えた加湿装置。
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